Технология Gigabit Ethernet

Главная идея данной технологии состоит в том, что существует большое количество сетей, в которых высокая скорость магистрали и возможность назначения пакетом приоритетов в коммутаторах будут вполне достаточны для обеспечения качества транспортного обслуживания всех клиентов сетей.

В технологииGigabit Ethernet не поддерживаются избыточные связи при тестировании оборудования.

Общее с Fast Ethernet:

1) Форматы кадров

2) Полудуплексная и полнодуплексная версии протоколов

3) Виды кабелей

Для того, чтобы сохранить эти свойства, были внесены изменения не только в физический уровень, но и в MAC уровень.

Расширение максимального диаметра сети Gigabit Ethernet в полудуплексном режиме до 200 метров основывается на соотношении времени передачи кадра минимальной длины и времени двойного оборота. Минимальный размер кадра увеличен с 64-х до 512-и байт (или до 4096 бит), соответственно время двойного оборота увеличивается до 4095 бит, что делает допустимым диаметр сети 200 метров при использовании одного повторителя.

При двойной задержке сигнала 10 бит/метр в оптоволоконных кабелях длиной 100 метров время двойного оборота увеличивается на 1000 бит, и если сетевые адаптеры будут вносить такие же задержки, как и в технологии Fast Ethernet, то задержка повторителя 1000 бит 2-х сетевых адаптеров (соответственно, 2000 бит) и 100 метров кабеля (1000 бит) в сумме время двойного оборота дадут 4000 бит, что удовлетворяет условию распознавания коллизий.

Для увеличения длины кадра до требуемой сетевой адаптер должен дополнить поле данных до 448 байт (поле расширения), представляющим собой поле, заполненное запрещёнными символами кода 8b/10b, которые невозможно принять за коды данных.

Для сокращения накладных расходов при использовании слишком длинных кадров для передачи коротких квитанций конечным узлам разрешено передавать несколько кадров подряд без передачи среды другим станциям. Режим называется BM (это монопольный пакетный режим). Станция может передать подряд несколько кадров общей длиной не более 65536 бит. Если станция должна передать несколько небольших кадров, она может их не дополнять до размера 512 байт, а передавать подряд до исчерпания предела 8192 байта (65536 бит).

Увеличение совмещённого кадра до 8192 байт задерживает доступ к разделяемой среде других станций, но на скорости 1 гигабит в секунду эта задержка не столь существенна.

В стандарте 802.3Z определены следующие типы физической среды:

1) Одномодовый волоконно-оптический кабель

2) Многомодовый волоконно-оптический кабель 62,5/125

3) Многомодовый волоконно-оптический кабель 50/125

4) Двойной коаксиал с волновым сопротивлением 75 Ом

Многомодовые кабели применяются с излучателями с длинами волн 1300 и 850 нм.

Для спецификации 1000BASE-SX предельная длина оптоволоконного сегмента для кабеля 62,5/125 составляет 220 метров, а для кабеля 50/125 составляет 500 метров. Указанные расстояния соответствуют полосе пропускания, находящейся в пределах от 160 до 500 мегагерц/километров. Реально кабели имеют характеристики от 600 до 1000 мегагерц/километров, что позволяет увеличить длину кабеля до 800 метров.

Одномодовый кабель применяется для стандарта 1000BASE-LX, при работе на этом кабеле предельное расстояние 550 метров.

Витая пара категории 5: для передачи данных по такому кабелю со скоростью 1 гигабит в секунду организуется параллельная передача сразу по 4-м парам кабеля. На каждой паре скорость передачи 250 мегабит в секунду, что требует спектра сигнала не более 100 мегагерц. Для кодирования данных применяется код PAM5, использующий 5 уровней потенциалов: -2; -1; 0; 1; 2. Поэтому за 1 такт по одной паре передаётся 2,322 бит информации, следовательно, тактовую частоту можно снизить до 125 мегагерц, при этом, если использовать не все коды, а передавать 8 бит за 1 такт по 4-м парам, то помимо сохранения скорости 1 гигабит в секунду остаётся запас неиспользуемых кодов, которые приёмник может использовать для контроля принимаемой информации и выделения правильных комбинаций на фоне шума.

Код PAM5 на тактовой частоте 125 мегагерц укладывается в полосу 100 мегагерц кабеля категории 5.